Un estudio basado en reloj molecular apunta a que la fotosíntesis pudo aparecer hace 3600 millones de años.
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La ciencia funciona porque es un método objetivo, se contrastan las ideas que tenemos sobre la realidad contra la realidad misma para confirmarlas o negarlas. Aunque, la mayoría de las veces sólo tenemos una verdad provisional.
En el caso de la evolución geológica y biológica de nuestro planeta se produjeron diversos hitos que consideramos importantes. Pero la ubicación temporal de esos hitos sólo la podemos saber como una cota. Siempre habrá un primer animal complejo que sea anterior al anteriormente conocido como el animal complejo más antiguo conocido, o una primera planta que desbanque a las anteriores en ser la primera en conquistar tierra firme.
Uno de esos hitos importantes fue la aparición de la fotosíntesis. Esta enriqueció la atmósfera con oxígeno, lo que permitió la emergencia de los animales y cambió la química de la corteza terrestre. Hasta ahora creía que los primeros seres en realizar la fotosíntesis serían las cianobacterias.
La fotosíntesis tuvo también que ser posterior a la propia vida por razones obvias, así que la aparición de esta también nos acota la abiogénesis. En tiempos recientes, diversos resultados indican que la aparición de la vida fue mucho antes de los esperado, incluso antes del gran bombardeo de meteoritos que supuestamente sufrió la Tierra y que ahora se ha empezado a negar.
Otro asunto es el de la aparición de oxígeno atmosférico en gran cantidad, fenómeno muy ligado a la fotosíntesis. Este factor es importante para dilucidar si la vida compleja aparición cuando se daba esa concentración de oxígeno o si esta pudo aparecer antes porque este hecho ya se daba y, sin embargo, no lo hizo. Numerosos estudios geológicos basados en relaciones isotópicas se han realizado en los últimos años, algunos de los cuales hemos publicado en NeoFronteras. Este asunto del oxígeno libre es, además, complicado, pues, aunque hubo fotosíntesis durante miles de millones de años, había sumideros geológicos de oxígeno que impedían que este se concentrara en la atmósfera.
Ahora, un nuevo estudio apunta a que la fotosíntesis puedo aparecer hace 3600 millones de años. Esto significaría que el oxígeno estuvo disponible para los organismos mucho antes de lo que se pensaba. El estudio se basa en la técnica de reloj molecular y ha sido realizado por Tanai Cardona (Imperial College London).
Según Cardona, este resultado podría ayudar a resolver la controversia acerca de cuándo los organismos empezaron a producir oxígeno y que estos microorganismos tuvieron que preceder a las cianobacterias en esta función, pues se sabe estas evolucionaron más tarde.
«Mi resultado significa que el proceso que mantiene casi toda la vida en la Tierra hoy en día pudo haberse dado por mucho más tiempo de lo que pensamos. Puedo haber sido esta temprana disponibilidad de oxígeno lo que permitió a los microbios diversificarse y dominar el mundo durante miles de millones de años. Lo que permitió a los microbios escapar de la cuna en donde la vida apareció y conquistar cada rincón de este mundo hace más de 3000 millones de años», dice Carmona.
Todo el oxígeno libre de nuestro planeta procede la fotosíntesis, siendo esta un proceso fundamental para la vida en la Tierra. Pero lo que no muchos saben es que hay, principalmente, dos tipos de fotosíntesis: fotosíntesis oxigénica y fotosíntesis anoxigénica.
En la fotosíntesis oxigénica se emplea la luz del sol para dividir la molécula del agua, lo que da lugar a oxígeno, protones y electrones. El oxígeno es liberado al final del proceso.
En la fotosíntesis anoxigénica no se usa agua, sino otros compuestos como sulfuro de hidrógeno o minerales de hierro, arsénico, etc. En este caso no se libera oxígeno.
Previamente se creía que la fotosíntesis anoxigénica precedió en el tiempo a la oxigénica y que la atmósfera terrestre no pudo contener oxígeno hasta después de hace más 3000-2400 millones de años. Pero el nuevo estudio sugiere que el origen de la fotosíntesis oxigénica tuvo lugar mil millones de años antes, lo que significaría que la vida compleja pudo evolucionar mucho antes.
Para poder deducir este resultado, Cardona, en lugar de medir proporciones isotópicas en rocas antiguas, ha estudiado la maquinaria molecular que permite la fotosíntesis, en concreto el complejo enzimático fotosistema.
Tanto la fotosíntesis oxigénica como la anoxigénica usan un sistema enzimático denominado fotosistema I. El corazón del mismo es una enzima que es diferente para cada tipo de fotosíntesis (ver ilustración de abajo). Este investigador ha podido reconstruir la evolución genética y deducir cuándo la primera fotosíntesis oxigénica tuvo lugar.
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Encontró que las diferencias entre los distintos genes tuvieron lugar hace 3400 millones de años, como mínimo, mucho antes de lo que se pensaba para la aparición del oxígeno libre por primera vez. Esto fue, además, mucho antes de que aparecieran las primeras cianobacterias, lo que significa que tuvo que haber un antepasado bacteriano previo que fue capaz de realizar la fotosíntesis oxigénica. El árbol filogenético del asunto se ilustra en el esquema de cabecera.
Una de las sorpresas del estudio es que la evolución de la fotosíntesis no fue lineal. Hasta ahora se asumía que esta evolución tuvo que ser lenta desde la aparición de las cianobacterias hace 2400 millones de años. Pero el ritmo evolutivo deducido por este investigador apuntaba en un primer momento a que la aparición de la fotosíntesis tuvo que preceder la aparición de la propia Tierra. La solución a esta paradoja es que la evolución de la fotosíntesis tuvo que ser mucho más rápida al principio debido a que el planeta estaba más caliente, algo que ya apuntaban otros estudios recientes.
«Hay muchas cosas que no sabemos acerca de por qué la vida es de la manera en la que es y cómo se originaron la mayoría de los procesos biológicos. Algunas veces, nuestras conjeturas mejor fundamentadas no están ni siquiera cerca de representar qué pasó realmente hace tanto tiempo», dice Cardona.
Según este investigador, el resultado ayudaría a conciliar los datos disponibles contradictorios en la historia de la biología sobre la Tierra y ayudar a los científicos que buscan vida en otros planetas.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=6041 [1]
Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Ilustraciones: Heliyon.